塔设备强度计算-裙座基础环和螺栓计算

㈡基础环板设计

1. 基础环板内、外径的确定

裙座通过基础环将塔体承受的外力传递到混凝土基础上，基础环的主要尺寸为内、外直径（见下图），其大小一般可参考下式选用

（4-68）

式中：

D ob-基础环的外径，mm；

D ib-基础环的内径，mm；

D is-裙座底截面的外径，

mm。

2. 基础环板厚度计算

在操作或试压时，基础环板由于设备自重及各种弯矩的作用，在背风侧外缘的压应力最大，其组合轴向压应力为：

（4-69）

式中：

A b-基础环面积，mm2；

W b-基础环的截面系数，mm3；

（1）基础环板上无筋板

基础环板上无筋板时，可将基础环板简化为一悬臂梁，在均布载荷σbmax的作用下，基础环厚度：

（4-70）

式中：

δb-基础环厚度，mm；

[σ]b-基础环材料的许用应力，MPa。对低碳钢取[σ]b=140MPa。

（2）基础环板上有筋板

基础环板上有筋板时，筋板可增加裙座底部刚性，从而减薄基础环厚度。此时，可将基础环板简化为一受均布载荷σbmax作用的矩形板（b×l）。基础环厚度：

（4-71）

式中：

δb-基础环厚度，mm；

M s-计算力矩，取矩形板X、Y轴的弯矩M x、M y中绝对值较大者，M x、M y按表4-35计算，N·mm/mm。无论无筋板或有筋板的基础环厚度均不得小于16mm。

㈢地脚螺栓

地脚螺栓的作用是使设备能够牢固地固定在基础底座上，以免其受外力作用时发生倾倒。在风载荷、自重、地震载荷等作用下，塔设备的迎风侧可能出现零值甚至拉力作用，因而必须安装足够数量和一定直径的地脚螺栓。塔设备在基础面上由螺栓承受的最大拉应力为：

（4-72）

式中：

σB-地脚螺栓承受的最大拉应力，MPa。

当σB≤0时，塔设备可自身稳定，但为固定塔设备位置，应设置一定数量的地脚螺栓。

当σB>0时，塔设备必须设置地脚螺栓。地脚螺栓的螺纹小径可按式（4-73）计算：

（4-73）

式中：

d1-地脚螺栓螺纹小径，mm；

C2-地脚螺栓腐蚀裕量，取3mm；

n-地脚螺栓个数，一般取4的倍数；对小直径塔设备可取n=6；

[σ]bt-地脚螺栓材料的许用应力，选取Q-235-A时，取[σ]bt=147MPa；选取16Mn时，取[σ]bt=170MPa。圆整后地脚螺栓的公称直径不得小于M24。

㈣裙座体与塔体底封头的焊接结构

裙座体与塔体的焊接形式有下表所示的两种：

名称结构要求特点适用对象

对接焊

缝裙座与塔体直径相等，二者对

齐焊在一起

焊缝承受压应力作用，可承受较高

的轴向载荷

大型塔设备

搭接焊

缝

裙座内径稍大于塔体外径焊缝承受剪应力作用，受力条件差小型塔设备

1．裙座体与塔体对接焊缝（如附图）J-J

截面的拉应力校核

（4-74）

式中D it-裙座顶截面的内直径，mm。

２．裙座体与塔体搭接焊缝（如附图）J-J截面的剪应力校核

（4-75）

（4-76）

式中：

A W-焊缝抗剪断面面积，mm2；

D ot-裙座壳顶部截面的外直径，mm；

M max J-J-搭接焊缝处的最大弯矩，N·mm；

m max J-J-压力试验时塔设备的最大质量（不计裙座质量），Kg；

m0J-J-J-J截面以上塔设备的操作质量，Kg；

W W-焊缝抗剪截面系数，mm3；

[ ]W t-设计温度下焊接接头的许用应力，取两侧母材许用应力的小值，MPa。